【O型環】損壞原因與對策
由於O型環的使用條件與方式而不同，可由O型環外觀上初步判斷損壞的原因。 下面簡要的O型環損壞圖案是為了給設計師/工程師簡要概述了故障比較常見的類型和推薦的糾正措施。
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壓 縮 率 壓縮變形是最常見於靜態和動態密封中失敗的原因。過高的環境溫度或摩擦熱度，造成的O型環硬化而失去彈性的結果。檢視O型環截面有上下扁平的橢圓形狀，可看出兩側壓縮的原始點。在某些情況下，表面裂縫，材質變硬或與溝槽形狀相似。 |
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原 因 • 壓力過大。 |
對 策 • 控制摩擦熱度。 |
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磨 損 通常在動態密封應用中(往返、擺動或旋轉運動)，於密封接觸移動面，發現一側逐漸變得扁平和破舊，可能見到與運動方向平行的線。兩側扁平化則可能是壓縮變形所造成的。 |
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原 因 • 流體顆粒引起。• 使用溫度過高。 • 不正確的潤滑油。 • 動態移動面的粗糙度不良。 |
對 策 • 檢查油液污染或安裝過濾器。• 增加橡膠材料耐磨性。 • 選擇適當的潤滑油。 • 選擇內部潤滑O型環， 以減少摩擦和磨損。 • 使用適當的表面粗糙度。 |
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擠 壓 與 啃 蝕 通常出現在高壓系統，如動態應用，液壓桿和活塞的徑向間隙差距，O型環往返腺體內，擠壓部分容易啃蝕於間隙中，導致密封的失效。也有可能發生於靜態使用，如高壓下法蘭開關時所造成的間隙差距，O型環會擠壓或啃蝕於間隙中。 |
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原 因 • 使用不相容的流體。• 不適當的橡膠材料。 • 壓力過大。 • 間隙差距過大。 • O型環過大，過度填充溝槽。 • 溝槽邊緣尖銳。 • 橡膠材料太軟。 |
對 策 • 選擇適當的橡膠材料。• 確認溝槽設計尺寸設計。 • 間隙減少。 • 選擇適當的O型環。 • 溝槽邊緣至最小半徑(0.05mm) 。 • 增加橡膠材料硬度。 • 增加的溝槽部件的剛性。 • 使用不同的密封元件。 • 使用背托環。 |
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硬 化 與 氧 化 為了確定過熱的硬化與氧化，檢視表面凹坑和裂痕，並有可能發現於壓縮平面的邊緣。通常硬化分為兩個階段：表面裂開或點蝕，其次是整體截面硬化。 |
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原 因 • 溫度過高引起的硬化。• 溫度過高引起的氧化裂痕。 |
對 策 • 選擇耐高溫材料。• 選擇抗氧化材料。 • 降低工作溫度。 |
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膨 脹 過度膨脹常見於高摩擦的動態應用中。O型環吸收系統流體，導致海綿般的腫脹和不尋常的磨損。 |
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原 因 • 不適當的橡膠材料。• 濕度過大 |
對 策 • 選擇適當的橡膠材料。 |
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安 裝 傷 害 許多O型環故障可直接歸咎於不當安裝，導致表面發生缺口、剝皮或脫皮等現象。 |
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原 因 • 安裝疏忽、污染。• 安裝過程中扭曲或擠壓。 • 安裝前沒有適當的潤滑。 • O型環過大(活塞密封應用) 。 • O型環過小(活塞桿)。 • 其他系統組件有銳邊。 • 溝槽倒角不足。 |
對 策 • 裝配前清潔所有組件。• 仔細安裝。 • 使用潤滑油。 • 選擇適當的O型環。 • 降低系統組件邊緣銳利度。 • 提供20°的溝槽倒角。 • 膠帶貼於安裝時會通過的邊緣或螺牙。 |
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收 縮 特別是那些在於燃油系統中使用，Plasticizer是最初添加到O型環的化合物，以增強其靈活性和應變能力。如果Plasticizer經系統流體提取(化學侵蝕)，其密封的靈活性和彈性都遭限制。 開始出現O型環變硬，接觸面呈現細小的壓痕於截面，整體容量縮小。 |
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原 因 • 不適當的橡膠材料。 |
對 策 • 選擇適當的橡膠材料。 |
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螺 旋 失 敗 O型環的螺旋失敗通常出現於長行程液壓活塞密封圈和一個較小的程度上桿密封。因為O型環沒有足夠的力量來抗拒動態運動過程中的扭曲力，無法充分定位於溝槽內的預定位置而扭轉的結果，其表面上出現45°角的削減。 |
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原 因 • 軸心(組件)偏移。• 不正確的潤滑油。 • 橡膠材料太軟。 • 接觸表面粗糙。 • 間隙差距過大。 • 安裝過程中扭曲或擠壓。 • 行程速度緩慢。 |
對 策 • 消除偏心運動。• 選擇適當的潤滑油。 • 增加橡膠材料硬度。 • 適當的金屬表面粗糙度。 • 間隙減少。 • 使用不同的密封元件。 |
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臭 氧 龜 裂 O型環暴露於臭氧(O3)和其他空氣污染物，會引起與表面應力垂直方向的小裂痕。因臭氧會攻擊橡膠的不飽和連結與分裂聚合物鏈所照成的。 |
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原 因 • 臭氧分裂橡膠材料• 空氣污染物分裂橡膠材料 |
對 策 • 選擇耐臭氧材料• 選擇耐化學材料 |
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化 學 分解 (Chemical) 化學分解反應可引起O型環表面出現水泡、裂縫、空洞、或變色。 |
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原 因 • 不適當的橡膠材料。 |
對 策 • 選擇適當的橡膠材料。 |
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離 子 分解 (Plasma) 暴露在離子範疇，O型環會變色、表面有粉狀殘留物和侵蝕橡膠材質。 |
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原 因 • Plasma的化學反應。• Plasma撞擊(濺射) 。 • 電子撞擊所產生的熱能。 • 溝槽尺寸設計不良。 • 不適當的橡膠材料。 |
對 策 • 減少暴露範疇。• 確認溝槽尺寸設計。 • 選擇適當的橡膠材料。 |
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外 部 污 染 由外來污染物引響O型環的材質。 |
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原 因 • 系統流體的化學物質。• 橡膠材料彈性退化。 • 不適當的橡膠材料。 |
對 策 • 控制製造與包裝方式。• 選擇適當的橡膠材料。 |
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背 托 環 失 敗 背托環失敗通常出現於動態密封應用中。O型環與背托環的接觸面發現裂痕或啃蝕現象。 |
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原 因 • 壓力異常激增。• O型環擠壓於於間隙中。 • 溫度異常變化。 |
對 策 • 選擇無切縫的背托環。• 確認溝槽尺寸設計。 |
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無 明 顯 跡 象 的 密 封 失 敗 於某些密封失敗的情況下，O型環表面無明顯的特徵。 |
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原 因 • 軸心(組件)偏移。• 溝槽尺寸設計不良。 • 無壓縮率。 • 分模線殘料。 • 間隙差距過大。 |
對 策 • 確認溝槽尺寸設計。• 增加橡膠材料彈性。 • 保持適當壓縮率。 • 去除分模線殘料。 |
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爆 炸 減 壓 通常出現在高壓氣體系統中，隨著系統壓力的增加，當壓力降低過快時，氣體被困在O形環的內部微孔結構中 迅速膨脹，造成表面破裂或小水泡。 |
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原 因 • 氣體吸收。• 壓力降低過快。 • 橡膠材料太軟。 • 不適當的橡膠材質。 |
對 策 • 增加減壓時間。• 增加橡膠材料硬度。 • 縮減斷面尺寸。 • 選擇適當的橡膠材料。 |